A Generalized Framework Towards Structural Mechanics of Three-layered Composite Structures - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

A Generalized Framework Towards Structural Mechanics of Three-layered Composite Structures

Abstrakt

Three-layered composite structures find a broad application. Increasingly, composites are being used whose layer thicknesses and material properties diverge strongly. In the perspective of structural mechanics, classical approaches to analysis fail at such extraordinary composites. Therefore, emphasis of the present approach is on arbitrary transverse shear rigidities and structural thicknesses of the individual layers. Therewith we employ a layer-wise approach for multiple (quasi-)homogeneous layers. Every layer is considered separately whereby this disquisition is based on the direct approach for deformable directed surfaces. We limit our considerations to geometrical and physical linearity. In this simple and familiar setting we furnish a layer-wise theory by introducing constraints at interfaces to couple the layers. Hereby we restrict our concern to surfaces where all material points per surface are coplanar and all surfaces are plane parallel. Closed-form solutions of the governing equations enforce a narrow frame since they are strongly restrictive in the context of available boundary conditions. Thus a computational solution approach is introduced using the finite element method. In order to determine the required spatially approximated equation of motion, the principle of virtual work is exploited. The discretization is realized via quadrilateral elements with quadratic shape functions. Hereby we introduce an approach where nine degrees of freedom per node are used. In combination with the numerical solution approach, this layer-wise theory has emerged as a powerful tool to analyze composite structures. In present treatise, we would like to clarify the broad scope of this approach.

Cytowania

  • 0

    CrossRef

  • 0

    Web of Science

  • 5

    Scopus

Autorzy (5)

  • Zdjęcie użytkownika Dr Marcus Aßmus

    Marcus Aßmus Dr

    • Otto von Guericke University, Faculty of Mechanical Engineering, Universitätsplatz 2, 39108 Magdeburg, Germany
  • Zdjęcie użytkownika Dr. Konstantin Naumenko

    Konstantin Naumenko Dr.

    • Otto von Guericke University, Faculty of Mechanical Engineering, Universitätsplatz 2, 39108 Magdeburg, Germany
  • Zdjęcie użytkownika Dr. hab. Prof. Andreas Öchsner

    Andreas Öchsner Dr. hab. Prof.

    • Esslingen University of Applied Sciences, Faculty Mechanical Engineering, Kanalstraße 33, 73728 Esslingen, Germany
  • Zdjęcie użytkownika Dr. hab. Holm Altenbach

    Holm Altenbach Dr. hab.

    • Otto von Guericke University, Faculty of Mechanical Engineering, Universitätsplatz 2, 39108 Magdeburg, Germany

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 157 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Licencja
Creative Commons: CC-BY-SA otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuły w czasopismach
Opublikowano w:
Technische Mechanik nr 39, strony 202 - 219,
ISSN: 0232-3869
Język:
angielski
Rok wydania:
2019
Opis bibliograficzny:
Aßmus M., Naumenko K., Öchsner A., Eremeev V., Altenbach H.: A Generalized Framework Towards Structural Mechanics of Three-layered Composite Structures// Technische Mechanik -Vol. 39,iss. 2 (2019), s.202-219
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.24352/ub.ovgu-2019-019
Bibliografia: test
  1. H. Altenbach and V. Eremeyev. Thin-walled structural elements: Classification, classical and advanced theories, new applications. In H. Altenbach and V. Eremeyev, editors, Shell-like Structures: Advanced Theories and Applications, pages 1-62. 2017. doi: 10.1007/978-3-319-42277-0_1. otwiera się w nowej karcie
  2. M. Aßmus. Structural Mechanics of Anti-Sandwiches. An Introduction. SpringerBriefs in Continuum Mechanics. Springer, Cham, 2019. doi: 10.1007/978-3-030-04354-4. otwiera się w nowej karcie
  3. M. Aßmus, S. Bergmann, K. Naumenko, and H. Altenbach. Mechanical behaviour of photovoltaic composite structures: A parameter study on the influence of geometric dimensions and material properties under static loading. Composites Communications, 5(-):23-26, 2017a. doi: 10.1016/j.coco.2017.06.003. otwiera się w nowej karcie
  4. M. Aßmus, J. Eisenträger, and H. Altenbach. Projector representation of isotropic linear elastic material laws for directed surfaces. Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik, 97(-):1-10, 2017b. doi: 10.1002/zamm.201700122. otwiera się w nowej karcie
  5. M. Aßmus, K. Naumenko, and H. Altenbach. Subclasses of mechanical problems arising from the direct approach for homogeneous plates. In H. Altenbach, J. Chróścielewski, V.A. Eremeyev, and K. Wiśniewski, editors, Recent Developments in the Theory of Shells, volume 110 of Advanced Structured Materials, pages 1-20. Springer, Singapore, 2019. doi: 10.1007/978-3-030- 17747-8. otwiera się w nowej karcie
  6. E. Carrera. Theories and finite elements for multilayered, anisotropic, composite plates and shells. Archives of Computational Methods in Engineering, 9(2):87-140, 2002. doi: 10.1007/BF02736649. otwiera się w nowej karcie
  7. E. Carrera. Theories and finite elements for multilayered plates and shells: A unified compact formulation with numerical assess- ment and benchmarking. Archives of Computational Methods in Engineering, 10(3):215-296, 2003. doi: 10.1007/BF02736224. otwiera się w nowej karcie
  8. A.-L. Cauchy. Recherches sur l'équilibre et le mouvement intérieur des corps solides ou fluides. élastiques ou non élas- tiques, volume 2 of Cambridge Library Collection -Mathematics, pages 300-304. Cambridge University Press, 2009. doi: 10.1017/CBO9780511702518.038. otwiera się w nowej karcie
  9. E. Cosserat and F. Cosserat. Théorie des corps déformables. A. Hermann et fils, Paris, 1909. URL http://jhir.library.jhu.edu/ handle/1774.2/34209. otwiera się w nowej karcie
  10. J. Eisenträger, K. Naumenko, H. Altenbach, and J. Meenen. A user-defined finite element for laminated glass panels and photovoltaic modules based on a layer-wise theory. Composite Structures, 133:265-277, 2015. ISSN 0263-8223. doi: 10.1016/j.compstruct.2015.07.049. otwiera się w nowej karcie
  11. J.-F. Ganghoffer. Cosserat, Eugène and François, pages 1-6. Springer, Berlin, Heidelberg, 2017. doi: 10.1007/978-3-662- 53605-6_49-1. otwiera się w nowej karcie
  12. E. Hinton, D. R. J. Owen, and G. Krause. Finite Elemente Programme für Platten und Schalen. Berlin • Heidelberg, 1990. doi: 10.1007/978-3-642-50182-1. otwiera się w nowej karcie
  13. R. Hooke. Lectures de Potentia restitutiva, or of Spring explaining the power of springing bodies. John Martyn, London, 1678. URL http://data.onb.ac.at/rep/103F4578. otwiera się w nowej karcie
  14. G. R. Kirchhoff. Über das Gleichgewicht und die Bewegung einer elastischen Scheibe. Journal für die reine und angewandte Mathematik, 40:51-88, 1850. doi: 10.1515/crll.1850.40.51. otwiera się w nowej karcie
  15. G. Lamé. Leçons sur la théorie mathématique de l'elasticité des corps solides. Gauthier-Villars, Paris, 1866.
  16. A. Libai and J. G. Simmonds. Nonlinear elastic shell theory. Advances in Applied Mechanics, 23:271-371, 1983. doi: 10.1016/S0065-2156(08)70245-X. otwiera się w nowej karcie
  17. R. D. Mindlin. Influence of rotatory inertia and shear on flexural motions of isotropic, elastic plates. Journal of Applied Mechanics, 18:31-38, 1951. otwiera się w nowej karcie
  18. M. Naghdi. The Theory of Shells and Plates. In W. Flügge, editor, Encyclopedia of Physics -Linear Theories of Elasticity and Thermoelasticity, volume VI, a/2 (ed. C. Truesdell), pages 425-640. Springer, Berlin • New York, 1972. doi: 10.1007/978-3- 662-39776-3_5. otwiera się w nowej karcie
  19. K. Naumenko and V. A. Eremeyev. A layer-wise theory for laminated glass and photovoltaic panels. Composite Structures, 112: 283-291, 2014. doi: 10.1016/j.compstruct.2014.02.009. otwiera się w nowej karcie
  20. W. Noll. A mathematical theory of the mechanical behavior of continuous media. Archive for Rational Mechanics and Analysis, 2(1):197-226, 1958. doi: 10.1007/BF00277929. otwiera się w nowej karcie
  21. E. Oñate. Structural Analysis with the Finite Element Method Linear Statics: Volume 2. Beams, Plates and Shells. Springer, Dordrecht, 2013. doi: 10.1007/978-1-4020-8743-1_6. otwiera się w nowej karcie
  22. J. Rychlewski. On Hooke's law. Priklat. Mathem. Mekhan., 48(3):303-314, 1984. doi: 10.1016/0021-8928(84)90137-0. otwiera się w nowej karcie
  23. J. C. Simo and D. D. Fox. On a stress resultant geometrically exact shell model. part i: Formulation and optimal parametrization. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 72(3):267-304, 1989. doi: 10.1016/0045-7825(89)90002-9. otwiera się w nowej karcie
  24. J. C. Simo, D. D. Fox, and M. S. Rifai. On a stress resultant geometrically exact shell model. part ii: The linear theory; computational aspects. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 73(1):53-92, 1989. doi: 10.1016/0045- 7825(89)90098-4. otwiera się w nowej karcie
  25. B. Szabó and I. Babuška. Finite Element Analysis. John Wiley & Sons, Inc., New York • Chichester • Brisbane • Toronto • Singapore, 1991.
  26. S. Vlachoutsis. Shear correction factors for plates and shells. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 33 (7):1537-1552, 1992. doi: 10.1002/nme.1620330712. otwiera się w nowej karcie
  27. W. Voigt. Über die Beziehung zwischen den beiden Elasticitätskonstanten isotroper Körper. Wiedemann´sche Annalen, 38: 573-587, 1889. doi: 10.1002/andp.18892741206. otwiera się w nowej karcie
  28. P. A. Zhilin. Mechanics of deformable directed surfaces. International Journal of Solids and Structures, 12(9):635 -648, 1976. doi: 10.1016/0020-7683(76)90010-X. otwiera się w nowej karcie
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 191 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi